【Redis】Redis 通用命令、键的过期策略、渐进式遍历_渐进性遍历 scan 虽然解决了阻塞的问题,但如果在遍历期间键有所变化(增加、修改、

---

Redis 有许多种数据结构，但是这些数据结构的 key 的类型都是字符串类型的（所以说，Redis 不同的数据结构都是针对于 value 而言的）。正因如此，对应相同类型的 key 来说，就有一些通用的来操作 Redis 的命令。

一、基础命令

SET 和 GET

SET 和 GET 可以说是 Redis 中最基础也是最核心的两个命令了，Redis 是以键值对的形式来储存数据的，因此对于 Redis 中数据的存取就如同在操作一个哈希表一样。SET的作用就是 把 key 和 value 设置进 Redis，而 GET 则是通过 key 将 value 从 Redis 中取出。

例如下面的操作：

1. 上述操作中，使用 SET 命令向 Redis 中添加了一个 key 为 key1，value 为 12345 和 key 为 key2，value 为 hello 的两个键值对；
2. 然后再使用 GET key 这样的语法的命令获取到 key 对应的 value 值。
3. 如果使用 GET 获取一个不存在的 key 对应的值则会返回 nil（即相当于null）。

注意事项：

通过上述操作可以发现，在 Redis 中 key 和 value 其实都是字符串，但是不需要加上引号。当然如果想要加的话，单引号和双引号都可以。

二、全局命令

Redis 有许多种数据结构，但是这些数据结构的 key 的类型都是字符串类型的（所以说，Redis 不同的数据结构都是针对于 value 而言的）。正因如此，对应相同类型的 key 来说，就有一些全局通用的来操作 Redis 的命令。

KEYS

KEYS 命令的作用是用来查询当前 Redis 服务器上匹配的所有的 key 的，可以通过一些特殊的通配符来描述 key 的模式，然后就可以查询出 Redis 中所有匹配这个模式的 key 。

keys pattern
1

在 Redis 的官方文档中给出 KEYS 的模式类型如下：

a）? 符号的作用是匹配一个字符

例如：当 pattern 为 h?llo 的时候，就能匹配到如：hello、hallo、hxllo 这样的 key。

b）* 符号的作用是匹配 0 个或多个任意字符

例如：当 pattern 为 h*llo 的时候，就能匹配到如：hllo、heeeello 这样的 key。

c）[ae] 符号的意思只匹配 a 或 e 这样的

例如：当 pattern 为 h[ae]llo 的时候，就能匹配到 hallo、hello，但是不会匹配到 hillo。

d）[^e] 符号的意思是匹配非 e 的

例如：当 pattern 为 h[^e]llo 的时候，就不会到 hello，但能匹配到其他的如 hallo、hbllo 这样的。

f）[a-b] 符号的意思是匹配 a ~ b 之间的
例如：当 pattern 为 h[a-e]llo 的时候，就能匹配到 hallo、hello 这样的。

关于 KEYS 命令的注意事项：

在实际生产环境中，要谨慎使用命令 keys *，因为这条命令会查询出当前 Redis 中储存的所有 key，其时间复杂度为 O(N)。如果使用了该命令，可能会造成一些严重的后果：

1. 由于 Redis 是用单线程处理命令的，如果使用 keys * 命令的话，就可能导致 Redis 会执行很长时间，而在此期间无法为其他用户提供服务了。
2. Redis 常作为 MySQL 这样的数据库的挡箭牌（缓存），一旦因为 keys * 导致数据无法从 Redis 中获取（Redis 阻塞），累计的大量的其他请求超时后就会从数据库中去查询数据，此时 MySQL 这样的数据库可能就会措手不及了，非常有可能造成数据库崩溃。

EXISTS

exists 命令的作用是判断某个 key 是否存在。如果存在则返回 1， 不存在则返回 0。

其语法格式为：

exists key [key ...]
1

那么就意味着 exists 命令可以单独查询一个 key，也可以同时查询多个 key：

使用 EXISTS 命令的注意事项：

• Redis 查询某个 key 是否存在的时间复杂度是 O(1)，因为 Redis 组织这些 key 是以哈希表这样的数据结构来组织的。
• 尽管 Redis 查询某个 key 是否存在的时间复杂度是 O(1)，但是由于 Redis 是以单线程来处理命令的，并且 Redis 的客户端与服务器是通过网络进行通信的，因此同时查询多个 key 的效率比分开查询单个 key 时的效率要高得多。

DEL

DEL 命令的功能是删除指定的 key，删除成功返回 1，失败则返回 0。
使用语法：

del key [key ...]
1

和 EXISTS 命令一样，执行 DEL 命令的时间复杂度也是 O(1)，可以单独删除一个 key，也可以同时删除多个 key，但注意应该同时删除多个 key 以避免影响 Redis 的性能。

EXPIRE 和 TTL

EXPIRE 命令的作用是为 key 指定一个秒级的过期时间，当然还有一个命令 PEXPIER，其指定的是毫秒级别的过期时间，当 key 过期之后则会删除这个 key。而 TTL 命令的作用是获取某个 key 剩余的过期时间，如果没有设置过期时间则返回 - 1，已经超时了则返回 - 2。

EXPIRE 的使用语法：

expire key seconds
1

TTL 的使用语法：

ttl key
1

使用例子：

经典面试题：Redis 中 key 的过期策略是怎么实现的

如下图所示，展示了 key 设置了超时时间然后到过期的整个过程：

在实际生成环境中，Redis 存在了大量的 key，并且大多数的 key 都是设置了超时时间的。对于 Redis 来说，内存空间是极其宝贵的资源，如果不及时清理过期的 key，就会浪费大量的内存空间。

那么如何清理这些随时会过期的 key 呢？

可能一拍脑门就会想到定时在所有的 key 里面去找出过期的 key 并清除，乍一看实现起来非常简单，但是别忘了，Redis 是使用多线程来处理任务的，如果以这样的方式去清理 key 的话，那么 Redis 的生命周期早就结束了。

实际上，简单来说 Redis 中 key 的过期策略是 定期删除与惰性删除相结合：

1. 定期删除

定期删除是 Redis 中的一种主动过期检查机制。

Redis 定期地（默认每秒钟10次，可以在配置文件中进行调整）随机选择一些已设置过期时间的键，并检查它们的过期时间是否已到。如果键已经过期，Redis 会将其删除。

并且，Redis 会在每次执行定期删除操作时，随机选择一部分键进行检查和清理。这样做是为了分散定期删除操作对性能的影响，以免在某一刻集中删除大量过期键。

2. 惰性删除

惰性删除是 Redis 中的被动过期检查机制。

当客户端尝试读取一个键的值时，Redis 会首先检查该键的过期时间。如果键已经过期，Redis 不会返回它的值，而是立即将其删除。惰性删除确保了在键被访问时，如果已经过期，会立即删除。这降低了过期键在内存中积累的可能性。

综合使用这两种方法，Redis 实现了高效的键过期策略，但仍然可能存在一些过期键没有及时清理的情况，特别是在大量过期键堆积时。为了确保过期键的及时清理，还可以考虑以下方法：

• 设置适当的过期时间： 在配置文件中，为键设置合理的过期时间，以确保不会在内存中积累大量过期键。

• 使用内存淘汰策略： Redis 提供了不同的内存淘汰策略，如LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）等。通过选择适当的淘汰策略，可以在内存不足时主动删除一些键，包括过期键。

• 定期扫描和清理： 可以定期执行自定义脚本或任务来扫描和清理过期键。这样可以确保即使 Redis 主线程繁忙，也有一个独立的任务负责清理过期键。

• 使用 Redis 的 Pub/Sub 功能： 可以使用 Redis 的发布/订阅功能来实现一个过期键的监控系统。当键过期时，Redis 可以发布一个消息，然后订阅者可以处理这些消息来执行清理操作。

综合使用这些方法，可以确保 Redis 中的过期键得到及时清理，从而维护内存的稳定和性能。

TYPE

TYPE 命令的作用是返回指定 key 对应 value 的数据类型。
其语法为：

type key
1

例如：

三、渐进式遍历

SCAN 命令用于渐进式遍历键，以避免 KEYS 命令可能导致的阻塞问题。SCAN 命令的语法如下：

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] [TYPE type]
1

其中，各个选项的说明如下：

• cursor：游标，用于迭代遍历。初始时，可以将游标设置为 0，然后根据返回的新游标来继续遍历。这个参数是必需的。

• MATCH pattern（可选）：用于匹配指定模式的键。只返回匹配模式的键。这个参数是可选的。

• COUNT count（可选）：指定每次遍历返回的元素数量。这有助于控制一次扫描的数据量，减轻服务器的负担。这个参数是可选的。

• TYPE type（可选）：指定要匹配的键的类型，例如 STRING、LIST、SET、ZSET、HASH。这个参数是可选的。

使用 SCAN 命令的好处是它可以将键的遍历分布在多个迭代中，以便逐步获取数据，而不会在一次操作中返回大量键，从而导致阻塞。这对于大型数据库非常有用，因为它允许你在不影响 Redis 性能的情况下获取所有键。

注意，由于 Redis 数据可能在迭代期间发生变化，因此迭代期间新增或删除的键可能会被忽略或遍历多次，具体取决于 SCAN 命令的调用时机。

例如，使用 SCAN 遍历所有 key 的整个过程如下图 所示：

说明：

• 首次使用 SCAN 命令从 0 位置开始遍历；
• 未遍历完成时，会返回下一次遍历的开始位置；
• 当 SCAN 命令返回的下次位置为 0 时，表示遍历结束；
• count 指定一次遍历数量仅供参考，Redis 会根据实际情况做出调整，即 Redis 并不保证严格遵循该数量。

除了SCAN 命令以外，Redis 面向哈希类型、集合类型、有序集合类型分别提供了HSCAN、SSCAN、ZSCAN 命令，它们的用法和 SCAN 命令基本类似。

渐进性遍历 SCAN 虽然解决了阻塞的问题，但如果在遍历期间键有所变化（增加、修改、删除），可能导致遍历时键的重复遍历或者遗漏，这点务必在实际开发中考虑。